El R5 es un motor de cinco cilindros en línea (la «R» es inicial de «reihe», línea en alemán), que equivale prácticamente a la mitad de un motor V10 TDI. Pesa 180 kg.
Como el V10, tiene el bloque y la culata de aluminio; como en el V10 TDI, la distancia entre cilindros es 88 mm. Los cilindros tienen un tratamiento superficial hecho con plasma, que hace innecesarias las camisas y, por tanto, reduce el tamaño del motor. Las medidas son exactamente las mismas que las del V10, tienen 81,0 mm de diámetro y 95,5 de carrera.
Lleva dos válvulas por cilindro y un árbol de levas en la culata. El mando del árbol, como en el V10 TDI, es por cascada de engranajes. Lo normal en todos los motores modernos con árbol de levas en culata es que tengan una correa o una cadena; no hay ningún motor para turismos con inyección directa que tenga este sistema de distribución.
Unos engranajes son más resistentes y ocupan menos espacio longitudinal que una cadena o que una correa. No tienen el mismo rendimiento (tienen más pérdida por rozamiento) y son más ruidosos.
El sistema de alimentación es una bomba-inyector en cada cilindro, movida por el árbol de levas. La presión máxima que pueden dar estas bombas es 2.050 bares. Tiene un turbocompresor variable mediante un sistema neumático.
La relación de compresión es 18,5 a 1 (18,0 en el motor V10). La potencia máxima es 174 CV y el régimen de potencia máxima 3.500 rpm, aún más bajo que en el V10 (3.750 rpm). El par máximo es 400 Nm a 2.000 rpm.
Este motor da más fuerza con relación a su cilindrada que el V10 TDI. Por relación entre fuerza y cilindrada, el R5 queda un poco por debajo del TDI de 130 CV. El R5 Alcanza 2.041 kPa de presión media.